生物力学修改版.doc

1.运动生物力学：作为体育科学体系中的一门交叉学科，是以机能解刨学、运动生理学和力学的理论与方法，研究人体运动器系的生物力学特征，人体运动动作的力学规律以及运动器械机械力学规律的科学。2.拉伸载荷：是沿骨的长轴方向上，自骨的表面向外施加相等而反方向的载荷，在骨内部产生拉应力和拉应变。3.压缩载荷：是在骨的长轴方向上，加于骨表面向内而反向的载荷，在骨内部产生压应力和压应变。4.弯曲载荷：使骨沿其轴线产生弯曲的载荷称为弯曲载荷5.鞭打动作：在克服阻力或自体位移过程中，肢体依次加速与制动，使末端环节产生极大速度的动作形式称为鞭打动作。6.相向动作：人体在腾空状态由于肌群的收缩使身体两部分同时向相反方向转动称为相向动作。7.冲击动作：在体育动作中，通过扣、踢等击打方式使身体四肢动量向运动器械实现转移的动作形式，称之为冲击动作。8.缓冲动作：肢体末端环节与外界发生相互作用，肢体由伸展到弯曲以延长力的作用时间减少冲力作用或控制外界物体的动作，在运动技术中叫缓冲动作。9.刚体：在力的作用下，其内部任意两点之间的距离始终保持不变的物体。10.力偶：是指一对大小相等方向相反的平行力。11.连续介质模型：不考虑流体的微观分子结构，而是将流体视为由无穷多个流体质点，稠密而无间隙所组成的连续介质。12.压差阻力：是由于流动时流束变形以及涡旋的出现等原因，在物体的前方和后方产生压强差所引起的阻力。13.惯性阻力：由于流体做非定常流动或运动物体在流体中做加速运动所引起的阻力。14.肌力变化梯度：极短的时间内肌力的变化可以用力的梯度加以度量。15.惯性参考系：是指以地球或相对于地球静止不动的物体或做匀速直线运动的物体作为参考系，通常又称为静参考系。16.非惯性参考系：是指以相对于地球做变速运动物体或者说以相对于惯性参考系做变速运动的物体作为参考系，通常称为动参考系。17 流体：凡是没有固定形状且易与流动的物体18 人体的重心：是人体全部环节所受重力合力的作用点19力矩：是使物体转动状态发生改变的原因20 Hill方程描述了骨骼肌收缩时的力速度关系；张力越大缩短速率越小21根据平衡的稳定程度可分为：稳定平衡、不稳定平衡、有限度的稳定平衡、随遇平衡22影响抛体高度的因素：腾起的初速度、腾起的角度二 填空1.运动学之父亚里士多德2.现代运动解剖学和生物力学之父斯坦特勒3.1901年，梅布里奇 发表啦著名的运动中的人体的图像集，奠定拉运动生物力学参数摄影分析、测量的方法基础。1987年第11届国际生物力学大会开始设立“梅布里奇杰出贡献奖”。4.运动生物力学学科的形式是在20世纪的中后期，以1967年国际体育和教育理事会在瑞士苏黎世召开的第一届国际生物力学讨论会为标志，以后每两年召开一次。5.1980年，我国成立了体育科学学会，同时也成立了运动生物力学分会，中国体育科学学会，每四年举办综合性的体育科学大会。6.运动生物力学学科特性：研究对象的复杂性、研究方法的综合性、测量技术的先进性、研究内容的实践性。7.人体运动生物力学参数包括：人体惯性参数，运动学参数，动力学参数，生物学参数8.人体惯性参数特征量：质量重量，人体质心（中心），环节质心位置，转动惯量，回转半径9.影响人体转动惯量的因素：质量分布 转轴位置10.环节划分法：a 以人体的结构功能为依据，分割环节的切面通过关节转动中心并以关节中心间的连线作为环节的长度 b 以人体体表骨性标志点作为划分环节的参考标志，并以此确定环节长度11.影响人体总中心位置的因素：性别、年龄、运动专项、体型、姿势、生理与心理12.人体惯性参数测量方法：尸体测量法、活体研究、数学模型计算法13.运动学参数的特征：相对性、瞬时性14.动力学参数：力、力矩、动量、动量矩、冲量、冲量矩、功、功率、机械能15.动力学参数的特征：独立性、瞬时性、隐含性、生物性16.运动生物力学参数特征：非线性特征、相对性特征、复杂性特征17.骨结构的生物力学特征：各向异性、壳性结构、均匀强度分布18.粘弹性体相对于弹性体的特征：应力松弛、蠕变、滞后19.关节润滑机制：界面润滑、压渗润滑20.肌肉力学的三元素：收缩元、串联弹性元、并联弹性元21.加大肢体摆动的角加速度：一是减少摆动肢体的转动惯量 二是增大肌力距22.鞭打动作：鞭腿 扣球 扣杀 打退23.鞭打动作的关节活动顺序：大关节首先产生活动然后由大到小表现出活动的顺序性24.冲击动作包括：人体对器械的冲击、人体对人体的冲击、人体对外界环境的冲击、器械对器械的冲击、器械对人体的冲击、器械对外界环境的冲击25.影响人体平衡的力学因素：支撑面、重心高度、体重26.连续原理连续性方程 流体的能量守恒原理伯努利方程 弧线形运动分析马格努斯效应27.流动阻力的分类：摩擦阻力、压差阻力、兴波阻力、惯性阻力28.转动惯性是衡量物体转动惯量大小的物理量29.运动学参数：时间参数（时刻、时间、频率），空间参数（路程、位移、角位移），时空参数（速度、速率、角速度、加速度、角加速度）30流体：凡是没有固定形状且易与流动的物体。 流体的特性：流动性和粘滞性。31力矩：是使物体转动状态发生改变的原因32 Hill方程描述了骨骼肌收缩时的力速度关系；张力越大缩短速率越小根据平衡的稳定程度可分为：稳定平衡、不稳定平衡、有限度的稳定平衡、随遇平衡影响抛体高度的因素：腾起的初速度、腾起的角度33.体育运动中人体所受的主要外力：重力、弹性力、摩擦力、支撑反作用力、介质作用力。34.骨的优化结构设计理论：均匀强度分布和轨道结构理论。 35.上肢鞭打可以分为投掷性和打击性两种形式；下肢鞭打可以分为大力踢球，散打中的鞭腿，游泳中的打水，体操中的两腿鞭打动作等。 36.摩擦阻力主要与运动物体的表面积、速度、以及表面的粗糙程度有关。37.影响抛体远度因素：出手速度、抛射角、出手点高度。38.根据平衡的稳定程度可分为：稳定平衡、不稳定平衡、有限度的稳定平衡、随遇平衡。39.人体的重心：是人体全部环节所受重力合力的作用点40.力的三要素：大小、方向和作用点。1.体育锻炼对骨的力学性能的良好影响？体育运动对未成年骨骼的影响表现为促进峰值骨量的增加，对成年骨骼的影响表现为一定程度的骨量增加，对绝经后妇女或老年人骨骼的影响在于尽量减少骨量的丢失速度，由于骨的新陈代谢加强，骨的血液循环得到改善，从而在形态结构上产生了良好的结果，随着结构的变化，骨变的粗壮和坚固，抗弯曲、抗压缩和抗扭转载荷的能力都有提高，体育锻炼应经常化，锻炼的项目要多样化，专项训练与多项训练相结合。2.半蹲跳的基本方法和应用？基本方法：受试者双手叉腰（排除上肢对结果的影响）半蹲，尽最大努力蹬伸跳起。要求不能出现启动瞬间身体重心先小幅度下移再向上的情况。应用：从静止状态快速启动的项目如短跑、跨栏、游泳、自行车。3. 鞭打动作的力学原理？答（1）动量矩的传递（2）肌肉活动的顺序性（3）肌肉的预先拉长（4）肢体转动惯量的可变性4. 相向动作的动作特征？答（1）相向动作是人体在空中自动化的动作过程（2）通过调整人体转动惯量控制动作的角速度（3）肌肉收缩形式是超等长收缩 （4）遵守大关节带动小关节活动原理5.冲击动作的动作特征？答（1）为了增大给器械的冲击力，一方面要增大人体末端或器械的动量，另一方面要缩短人体末端或器械与器械撞击的作用时间（2）为了减小外界或器械对人体的冲击力，通常需要延长冲击动作的作用时间6. 缓冲动作的力学原理？（1）缓冲动作减少冲击力（2）缓冲动作的肌肉退让性工作（3）缓冲动作用非代谢的利用7.缓冲动作的动作特征？答：（1）延长力的作用时间，减小对人体的冲击力（2）促使非代谢能的产生和利用（3）缓冲动作与人体解剖特点有关（4）利用器械，增加缓冲效果8.影响人体平衡的因素？答：（1）影响人体平衡的力学因素a.支撑面b.重心高度c.体重（2）影响人体平衡的生物学因素a.人体不能绝对静止b.人体有效支撑面小雨支撑面c.人体具有一定的自身平衡调节能力d.人体平衡受心理因素的影响e.人体平衡动作消耗肌肉的生理能9.影响抛体远度的因素？答：（1）出手速度对飞行员度的影响（2）抛射角对飞行远度的影响（3）出手点高度对飞行远度的影响10运动生物力学的学科任务：（1）研究人体结构与运动功能的关系（2）研究人体运动技术的规律（3）研究人体技术的最佳化（4）设计与改进运动器械（5）研究运动损伤的力学原因11.下蹲跳及其在肌肉快速收缩测试中的应用下蹲跳可测试下肢伸肌群从离心收缩快速转为向心收缩的能力。基本方法为：受试者双手叉腰（排除上肢对结果的影响）从直立或小幅微蹲开始快速下蹲至某一位置立即向上起跳。应用：肌肉弹性能储备与利用，肌肉弹性能是在肌肉向心收缩前由于外力作用而先产生离心收缩，肌纤维在离心收缩过程中受牵张而储备了一定的弹性能，并在向心收缩过程中释放出来。例如：跑、跳、投等运动项目。12.转动定律刚体绕定轴转动时，转动惯量与角加速度的乘积等于作用于刚体的合外力距，即M=J ，此式称为转动定律，定律表明外力矩是刚体转动状态改变的力学原因，式中力矩M，角加速度和转动惯量J均对同一转轴而言，且M与 方向横一致。需要注意的是力矩：M=rF，其物理意义是力矩的大小是力与力臂之积，力矩的方向垂直于r和F所决定的平面，因此，角加速度的方向也一定垂直于r与F决定的平面。例如：要加大肢体摆动的角加速度，一是减小摆动肢体的转动惯量，二是增大肌力距。前者可以通过肢体的屈伸来改变转动惯量的大小，后者可以通过则增大肌肉力量和肌力臂来增大肌力距。13.前弧线球形成的力学原因如图，设上旋的乒乓球以速度v1入射角a与台面发生碰撞因为球体的旋转，故在碰撞阶段球体受到桌面给予的水平方向冲量，从而使球获得水平速度的增量为V，如此在水平方向上碰撞后的球速为Vx=V1 sina+ V ,在竖直方向上根据碰撞定律可得碰撞后的球速为Vy=ecosa，于是得到反射角B=arctan(e1tana+ ),显然上旋球转速越快，所获得水平增量V 越大反射角B越大，上旋球飞行方向越平缓，即入射角a越大反射角B也越大，这就是上旋弧线球为什么反弹后形成强烈前冲效果的力学原因。14.上旋球弧线运动原理在流体中做上旋运动的球体，既有平动又有上旋的运动，球体表面附近的流体由于有粘性将随着球体一起转动形成绕球体的环流，如图所示：环流与平动的流体叠加后在球体的上边流体的合速度较大，根据F =C A ，可知球的上边压强大，球体下边压强小则球体所受的总压强向下，使球发生向下偏转，改变了球体的运动方向。15.鞭打动作的生物力学原理（1）动量矩的传递（2）肌肉活动的顺序性（3）肌肉的预先拉长（4）肢体转动惯量的可变性（1）动量矩的传递物体之间的动量传递是通过他们的相互作用力的冲量实现的。近端肌肉的收缩力F1产生肌力距，使近端环节产生角加速度 ，获得动量矩此时远端环节肌肉主动收缩产生力F2，该力产生的力矩使远端环节获得角加速度 的同时其反作用力-F2使近端环节产生反向的角加速度- 而制动，由于相连的近、远端两环节之间存在的冲量距使得近端环节获得的动量矩传递至远端环节，使远端环节的角加速度增大（2）肌肉活动的顺序性鞭打动作的主要目的是使末端环节产生极大的速度，为了达到这一目的，躯干和上肢各环节尽力向鞭打方向运动，鞭打时，一般由大肌群首先活动，然后肌肉依次活动，上肢关节活动遵循“大环节到小环节的依次加速运动”的顺序，上肢鞭打动作各环节的动作时序可以总结为：上臂水平内收肘关节伸展上臂旋前腕关节运动，鞭打动作个不同环节动作之间的间隔非常小，通常不到0.1秒。（3）肌肉的预先拉长在完成鞭打动作时，人体环节通常先向相反方向运动，反向运动能使肢体预先拉长肌肉，这一动作有两方面的重要作用，一方面有利于原动肌充分拉长，使其处于一个最适的初始位置，可提高后续肌肉收缩的爆发式收缩力，另一方面，可延长力的作用距离（4）肢体转动惯量的可变性鞭打动作可以利用肢体转动惯量的可变性来增大鞭打效果，在鞭打动作中肢体的转动惯量能够改变肢体转动轴的质量分布，减小肢体的转动半径使肢体转动惯量改变，从而使后续的肢体加速变得较为容易16.HILL方程的意义：在弯缩状态下，单位时间内从化学反应获得的机械是常量。从力学观点看，hill方程描述了骨骼肌收缩时的力速度关系。显然，张力越大，缩短速率越小。反之亦然。17.摆动动作的动作特征？（1）减小摆动肢体的转动惯量和增加肌力矩可以加大摆动的角加速度。（2）摆动动作与主体动作之间应当合理配合。（3）摆动肢体的适时制动时动量矩合理转移的关键。18.鞭打动作的动作特征？（1）参与鞭打的关节表现出活动的顺序性。（2）要重视小关节的作用。（3）鞭打动作是一个关节肌肉主动力产生新的冲量矩的过程。（4）鞭打动作